2,2-διμεθυλοβουτάνιο
| 2,2-διμεθυλοβουτάνιο | |||
|---|---|---|---|
| Γενικά | |||
| Όνομα IUPAC | 2,2-διμεθυλοβουτάνιο | ||
| Άλλες ονομασίες | Νεοεξάνιο | ||
| Χημικά αναγνωριστικά | |||
| Χημικός τύπος | C6H14 | ||
| Μοριακή μάζα | 86,18 amu | ||
| Σύντομος συντακτικός τύπος |
(CΗ3)3C | ||
| Συντομογραφίες | NpMe, tBuEt | ||
| Αριθμός CAS | 75-83-2 | ||
| SMILES | CC(C)(C)CC | ||
| Ισομέρεια | |||
| Ισομερή θέσης | 4 εξάνιο 2-μεθυλοπεντάνιο 3-μεθυλοπεντάνιο 2,3-διμεθυλοβουτάνιο |
||
| Φυσικές ιδιότητες | |||
| Σημείο τήξης | -98,8 °C | ||
| Σημείο βρασμού | 49,73 °C | ||
| Πυκνότητα | 791 kg/m3 | ||
| Εμφάνιση | Άχρωμο υγρό | ||
| Χημικες ιδιότητες | |||
| Βαθμός οκτανίου | 89[1] | ||
| Ελάχιστη θερμοκρασία ανάφλεξης |
-29 °C | ||
| Ενθαλπία σχηματισμού |
-44,5 kJ/mole | ||
| Επικινδυνότητα | |||
| Εξαιρετικά εύφλεκτο (F+), Επιβλαβές (Xn), Τοξικό για τους υδρόβιους οργανισμούς (N) | |||
| Φράσεις κινδύνου | 12, 51/53, 65, 66, 67 | ||
| Φράσεις ασφαλείας | 2, 9, 16, 29, 33, 61, 62 | ||
| MSDS | Σύνδεσμος MSDS | ||
| Κίνδυνοι κατά NFPA 704 |
|||
| Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm) εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά |
|||
Το 2,2-διμεθυλοβουτάνιο ή νεοεξάνιο είναι ένα αλκάνιο, δηλαδή άκυκλος κορεσμένος υδρογονάνθρακας, με χημικό τύπο C6H14 και σύντομο συντακτικό τύπο (CH3)3CCH2CH3. Αποτελεί συστατικό του αργού πετρελαίου και ιδιαίτερα της βενζίνης μετά από πυρόλυση.
Πίνακας περιεχομένων |
[Επεξεργασία] Ονοματολογία
Η ονομασία «διμεθυλοβουτάνιο» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το αρχικό πρόθεμα «διμεθυλο-» δηλώνει την παρουσία δύο (2) όμοιων διακλαδώσεων και τα δυο («δι-») ενός (1) ατόμου άνθρακα («-μεθυλο-») και συγκεκριμένα και οι δυο στο άτομο άνθρακα #2, όπως δηλώνουν οι αρχικοί αριθμοί θέσης («2,2-»), το τμήμα «βουτ-» δηλώνει την παρουσία τεσσάρων (4) ατόμων άνθρακα στην κύρια ανθρακική αλυσλιδα της ένωσης, το ενδιάμεσο «-αν-» δείχνει την παρουσία μόνο απλών δεσμών μεταξύ ατόμων άνθρακα στο μόριο και η κατάληξη «-ιο» φανερώνει ότι δεν περιέχει χαρακτηριστικές ομάδες που διαθέτουν χαρακτηριστικές καταλήξεις.
[Επεξεργασία] Δομή
Το μόριό του αποτελείται από έξι (6) άτομα άνθρακα (τέσσερα (4) πρωτοταγή[2], ένα (1) δευτεροταγές[3] και ένα (1) τεταρτοταγές[4]) και δεκατέσσερα (14) άτομα υδρογόνου.
| Δεσμοί[5] | ||||
| Δεσμός | τύπος δεσμού | ηλεκτρονική δομή | Μήκος δεσμού | Ιονισμός |
|---|---|---|---|---|
| C-H | σ | 2sp3-1s | 109 pm | 3% C- H+ |
| C-C | σ | 2sp3-2sp3 | 154 pm | |
| Κατανομή φορτίων σε ουδέτερο μόριο |
||||
| C#1,#4,#1',#1" | -0,09 | |||
| C#3 | -0,06 | |||
| C#2 | 0,00 | |||
| H | +0,03 | |||
[Επεξεργασία] Παραγωγή
[Επεξεργασία] Απομόνωση από φυσικές και βιομηχανικές πηγές
- Απομονώνεται από το πετρέλαιο.
- Απομονώνεται από μίγματα που προκύπτουν από πυρόλυση βαρύτερων προϊόντων διύλισης πετρελαίου ή πολυμερών υδρογονανθράκων.
[Επεξεργασία] Παρασκευή με αντιδράσεις σύνθεσης
1. Δομικά το 2,2-διμεθυλοβουτάνιο αποτελείται από δυο τμήματα: α) το τριτοταγές βουτύλιο ((CH3)3C-) και β) το αιθύλιο (CH3CH2-). Επομένως, η απλούστερη μέθοδος σύνθεσης καθαρού 2,2-διμεθυλοβουτάνιου είναι η αντίδραση αντίστοιχων ζευγών αλκυλαλογονιδίου-αλκυλολιθίου. Δηλαδή:

ή

όπου X οποιοδήποτε αλογόνο, αλλά συνήθως χρησιμοποιείται το βρώμιο (Br).
2. Αν επιχειρηθεί η ανάλογη αντίδραση Wurtz το αποτέλεσμα είναι ένα μίγμα προϊόντων[6]:

- Οι ρίζες των τριτοταγών βουτυλίων δεν ενώνονται μεταξύ τους λόγω στερεοχημικής παρεμπόδισης[7].
- Η αντίδραση είναι ασύμφορη σε σχέση με την προηγούμενη, αλλά τα προϊόντα αυτά διαχωρίζονται σχετικά εύκολα: Το βαρύτερο είναι το ζητούμενο (εδώ) νεοεξάνιο με σ.ζ.: 49,73 °C ενώ του βουτανίου με σ.ζ.: -0,5 °C.
[Επεξεργασία] Παραγωγή με αντιδράσεις χωρίς αλλαγή ανθρακικής αλυσίδας
1. Αναγωγή κατάλληλων αλκυλαλογονιδίων[8]:
- 1. Με «υδρογόνο εν τω γεννάσθαι», δηλαδή μέταλλο + οξύ:

ή

ή

- 2. Με LiAlH4 ή NaBH4[9]:

ή

ή

- 3 Με αναγωγή αντίστοιχων αλκυλιωδιδίων με υδροϊώδιο:

ή

ή

- 4 Με αναγωγή από μέταλλα και στη συνέχεια υδρόλυση των παραγόμενων οργανομεταλλικών ενώσεων:
- 1. Με χρήση Li:


ή


ή



ή

ή


2. Με καταλυτική υδρογόνωση κατάλληλων ακόρεστων αλειφατικών υδρογονανθράκων:


3. Με αναγωγή κατάλληλων αλδεϋδών - Αντίδραση Wolf-Kishner[13]::


4. Με αναγωγή κατάλληλων κετονών - Αντίδραση Clemmensen[14]:

[Επεξεργασία] Παρασκευή με αντιδράσεις αποσύνθεσης με μείωση του μήκους της ανθρακικής αλυσίδας
- Mε τη θέρμανση αλκαλικού διαλύματος 3,3-διμεθυλοπεντανικού οξέος [CH3CH2(CH3)CH2COOΗ] ή 4,4-διμεθυλοπεντανικού οξέος [CH3(CH3)CH2CH2COOΗ] ή 2,3,3-τριμεθυλοβουτανικού οξέος [(CH3)3CCH(CH3COOΗ][15]:

ή

ή

[Επεξεργασία] Φυσικές ιδιότητες και ισομερή
Το νεοεξάνιο είναι άχρωμο υγρό με ελαφριά χαρακτηριστική οσμή. Ανήκει στην οικογένεια των αλκανίων και μάλιστα είναι ένα από τα μέλη που διατηρεί την εμπειρική του ονομασία ανεξάρτητα από τους κανόνες ονοματολογίας.
Με βάση το χημικό τύπο του προκύπτει ότι η ένωση σχηματίζει τέσσερα (4) ισομερή και συγκεκριμένα τα ακόλουθα:
- Εξάνιο: CH3(CH2)4CH3
- 2-μεθυλοβουτάνιο (ισοεξάνιο):(CH3)2CHCH2CH2CH3
- 3-μεθυλοπεντάνιο: CH3CH2CH(CH3)CH2CH3
- 2,3-διμεθυλοβουτάνιο: (CH3)2CHCH(CH3)2
| Συντακτικός τύπος Δομή |
Όνομα IUPAC (ελληνική μορφή) Όνομα |
Μοριακό Βάρος |
Σημείο ζέσεως (°C, 1 atm) |
| κ-εξάνιο εξάνιο |
86,18 | 69 | |
| 2-μεθυλοπεντάνιο ισοεξάνιο |
58,12 | 60 | |
| 3-μεθυλοπεντάνιο | 58,12 | 64 | |
| 2,2-διμεθυλοβουτάνιο νεοεξάνιο |
58,12 | 49,73 | |
| 2,3-διμεθυλοβουτάνιο | 58,12 | 57,9 |
[Επεξεργασία] Χημικές ιδιότητες
[Επεξεργασία] Οξείδωση
1. Τέλεια καύση: Όπως όλα τα αλκάνια, το νεοεξάνιο με περίσσεια οξυγόνου καίγεται προς διοξείδιο του άνθρακα και νερό[16]:

- Αν και η αντίδραση είναι έντονα εξώθερμη δεν συμβαίνει σε μέτριες θερμοκρασίες, γιατί για την έναρξή της πρέπει να υπερπηδηθεί πρώτα το εμπόδιο της διάσπασης των δεσμών C-C[17], των δεσμών C-H[18] και των δεσμών (Ο=Ο)[19] του O2:
2. Παραγωγή υδραερίου:
![\mathrm{C_6H_{14} + 6H_2O \xrightarrow[700-1100^oC]{Ni} 6CO + 14H_2}](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/el/math/d/7/6/d7643c7b907a51ab3fc7478994e5bff6.png)
3. Καταλυτική οξείδωση κυρίως προς διμεθυλοβουτανόνη:
![\mathrm{(CH_3)_3CCH_2CH_3 + O_2 \xrightarrow[\triangle]{Cu} (CH_3)_3CCOCH_3 + H_2O}](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/el/math/0/0/9/00968bb466399291c5a5c3bbc41cddcc.png)
[Επεξεργασία] Αλογόνωση [20]
![\mathrm{(CH_3)_3CCH_2CH_3 + X_2 \xrightarrow[\triangle]{UV} aXCH_2C(CH_3)_2CH_2CH_3 + b(CH_3)_3CCHXCH_3 + c(CH_3)_3CCH_2CH_2X + HX}](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/el/math/3/c/8/3c80d683db06f0a88831f03ab8a7e81d.png)
- Δραστικότητα των X2: F2 > Cl2 > Br2 > Ι2.
- όπου 0<a,b,c<1, a+b+c = 1, διαφέρει ανάλογα με το αλογόνο:
-
- Τα F και Cl είναι πιο δραστικά και λιγότερο εκλεκτικά. Η αναλογία των αλογονιδίων τους εξαρτάται κυρίως από τη στατιστική αναλογία των προς αντικατάσταση ατόμων H. Ειδικά για το χλώριο θα έχουμε:
-
- 2,2-διμεθυλοχλωροβουτάνιο: 9·1 = 9
- 3,3-διμεθυλο-2-χλωροβουτάνιο: 2·3,8=7,6
- 3,3-διμεθυλο-1-χλωροβουτάνιο: 9·1 = 6
- Δηλαδή το μίγμα που προκύπτει είναι: 2,2-διμεθυλοχλωροβουτάνιο 39,8%, 3,3-διμεθυλο-2-χλωροβουτάνιο 33,6%, 3,3-διμεθυλο-1-χλωροβουτάνιο 26,5%.
- Ειδικά για το βρώμιο θα έχουμε:
-
-
- βρωμο-2,2-διμεθυλοβουτάνιο: 9·1 = 9
- 2-βρωμο-3,3-διμεθυλοβουτάνιο: 2·82=164
- 1-βρωμο-3,3-διμεθυλοβουτάνιο: 6·1 = 6
- Δηλαδή το μίγμα που προκύπτει είναι: βρωμο-2,2-διμεθυλοβουτάνιο 5%, 2-βρωμο-3,3-διμεθυλοβουτάνιο 91,6%, 1-βρωμο-3,3-διμεθυλοβουτάνιο 3,3%.
-
- Ανάλυση του μηχανισμού της χλωρίωσης του CH3CH2C(CH3)3:
- 1. Έναρξη: Παράγονται ελεύθερες ρίζες.
![\mathrm{Cl_2 \xrightarrow[\triangle]{UV} 2Cl^\bullet - 239 kJ}](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/el/math/6/8/c/68c5ac603a4e21704b56bddea974e1e2.png)
-
- Η απαιτούμενη ενέργεια προέρχεται από το υπεριώδες φως (UV) ή θερμότητα (Δ).
- 2. Διάδοση: Καταναλώνονται οι παλιές ελεύθερες ρίζες, σχηματίζοντας νέες.
- 3. Τερματισμός: Καταναλώνονται μεταξύ τους οι ελεύθερες ρίζες, κατά τη στατιστικά σπάνια περίπτωση της συνάντησής τους.







-
- Είναι όμως πρακτικά δύσκολο να σταματήσει η αντίδραση στην παραγωγή μονοααλογονιδίων.
-
- Αν χρησιμοποιηθούν ισομοριακές ποσότητες CH3CH2C(CH3)3 και Χ2 θα παραχθεί μίγμα όλων των αλογονοπαραγώγων του CH3CH2C(CH3)3.
- Αν όμως χρησιμοποιηθει περίσσεια CH3CH2C(CH3)3, τότε η απόδοση τωμ μονοπαραγώγων αυξάνεται πολύ, λόγω της αύξησης της στατιστική πιθανότητας συνάντισης CH3CH2C(CH3)3 με X. σε σχέση με την πιθανότητα συνάντισης μονοπαραγώγου και X., που μπορεί να οδηγήσει στην παραγωγή των υπόλοιπων X-παραγώγων.
[Επεξεργασία] Παρεμβολή καρβενίων

- Η αντίδραση είναι ελάχιστα εκλεκτική και αυτό σημαίνει ότι κατά προσέγγιση έχουμε;
- Παρεμβολή στους τρεις (3) δεσμούς C#4H2-H : 3
- Παρεμβολή στους δύο (2) δεσμούς CH-H: 2
- Παρεμβολή στους εννέα (9) δεσμούς C#1,#1',#1"H2-H: 9: 9
Προκύπτει επομένως μίγμα 3,3-διμεθυλοπεντάνιου (~64%), 2,2-διμεθυλοπεντάνιου (~21%) και τριμεθυλοβουτάνιου (-14%).
[Επεξεργασία] Νίτρωση

όπου 0<a,b,c<1, a + b + c = 1.
[Επεξεργασία] Καταλυτική ισομερείωση
To 2,3-διμεθυλοβουτάνιο μπορεί να υποστεί καταλυτική ισομερείωση προς εξάνιο, 2-μεθυλοπεντάνιο, 2-μεθυλοπεντάνιο και 2,3-διμεθυλοβουτάνιο:

[Επεξεργασία] Χρήσεις
- Είναι συστατικό της βενζίνης που χρησιμοποιείται ως καύσιμο και διαλυτικό.
- Πρώτη ύλη συνθέσεων μέσω των αλογονοπαραγώγων του.
[Επεξεργασία] Aναφορές και σημειώσεις
- ↑ [www.elmhurst.edu/.../515gasolinecpd.html]
- ↑ Άτομο C ενωμένο με ένα (1) άλλο άτομο C.
- ↑ Άτομο C ενωμένο με δύο (2) άλλα άτομα C.
- ↑ Άτομο C ενωμένο με τέσσερα (4) άλλα άτομα C.
- ↑ Τα δεδομένα προέρχονται εν μέρει από το «Table of periodic properties of thw Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, Σελ. 34.
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.2β, R = CH3CH2, R' = (CH3)3CH
- ↑ «Στερεοχημική παρεμπόδιση» ονομάζεται το φαινόμενο της μη πραγματοποίησης αντίδρασης για στερεοχημικούς λόγους, δηλαδή όταν σχετικά ογκώδεις μη ενεργές ομάδες εμποδίζουν τα ενεργά κέντρα να πλησιάσουν αρκετά μεταξύ τους ώστε να πραγματοποιηθεί η αντίδραση
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.1β., με R = (CH3)3CCH2CH2 ή (CH3)3CCHCH3 ή CH2C(CH3)2CH2CH3
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, §6.2.1α., με R = (CH3)3CCH2CH2 ή (CH3)3CCHCH3 ή CH2C(CH3)2CH2CH3
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.4α., με R = (CH3)3CCH2CH2 ή (CH3)3CCHCH3 ή CH2C(CH3)2CH2CH3
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.5.
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 158, §6.9.4α.
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.7.6β.
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.7.6α, R = CH3, R' = (CH3)3C
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.3α., με R = CH3CH2(CH3)CH2 ή CH3(CH3)CH2CH2 ή (CH3)3CCH(CH3)
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.1, v = 6 και μετατροπή μονάδας ενέργειας σε kJ.
- ↑ ΔHC-C= +347 kJ/mol
- ↑ ΔHC-H = +415 kJ/mol
- ↑ ΔHO-O=+146 kJ/mol
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.7.1β., με R = (CH3)3CCH2CH2 ή CH2C(CH3)2H2CH3 ή (CH3)3CCHCH3
- ↑ καθοριστικό ταχύτητας
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.3, R = (CH3)3CCH2CH2 ή CH2C(CH3)2H2CH3 ή (CH3)3CCHCH3.
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 244 , §10.3.2, R = (CH3)3CCH2CH2 ή CH2C(CH3)2H2CH3 ή (CH3)3CCHCH3
[Επεξεργασία] Πηγές
- Γ. Βάρβογλη, Ν. Αλεξάνδρου, Οργανική Χημεία, Αθήνα 1972
- Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
- SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
- Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982
| Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα 2,2-Dimethylbutane της Αγγλόγλωσσης Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες). |


